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高纯聚合氯化铝

发布时间:2019-10-17     浏览次数:

摘要:高纯聚合氯化铝具有絮体形成快、沉降性能好、适应范围广等优点,是当前工业应用较广泛的絮凝剂,但在产品升级、扩大应用领域存在一定弊端。为适应水处理技术发展要求,进行了高纯聚合氯化铝生产工艺研究,在生产原料、反应过程、反应装置、工艺选择等方面获得创新成果,性能明显好于普通PAC,投加量可降低20%左右,降低了成本,提高了产量。

水资源和水环境的改善是一个长期的过程,水处理技术是实施水资源和水环境改善的关键办法,更是解决目前用水和污水处理的主要手段。普通的PAC是目前市场上应用最广的净水产品,随着科技的进步,产品升级以提高净化能力成为发展趋势。高纯PAC由于其具有较佳优势絮凝形态Al13和Al30聚合形态,絮凝效果更好,并可作为活性氧化铝的原料使用。

1 产品性质及依据

1.1物化性质及产品特性

1.1.1物化性质

高纯聚合氯化铝结构式为Aln(OH)mCl(3n-m)(0<m<3n),液体为无色透明或半透明溶液,固体为白色颗粒或粉末。作为一种电解质,吸潮性很强,是用途很广泛的工业产品。

1.1.2产品特性

(1)产品纯度高,各种重金属杂质含量均小于国家标准;

(2)可用作饮用水及对水质要求较高的工业用水处理的絮凝剂,也可做化妆品原料、铸造的硬化剂、造纸及印染等行业的添加药剂。

1.2研究依据

絮凝作用原理包括双电层压缩、电中和、吸附、吸附架桥、卷扫絮凝。

铝形态分布情况见图1。

图1铝形态分布情况

2创新成果

2.1创新成果

(1)研究影响铝形态因素,包括盐基度、原料选配等因素,研究反应条件对产品性能的影响,包括酸溶温度、酸溶时间、酸用量及聚合温度等。聚合氯化铝水解形态影响因素包括盐基度(碱化度、水解聚合度)、Al2O3含量。当盐基度含量为70%-85%,液体氧化铝含量>12%,固体氧化铝含量>30%时,能保证A13和A30的聚集形态。

(2)确定提高Al13、Al30聚合态含量的方式。

①盐基度控制>70%:酸用量增加,盐基度增到某一值就不再增加;随着酸溶时间延长,盐基度增加并趋于恒定;随着聚合温度提高,盐基度随之增大并达到一个恒定值。

②Al2O3含量控制>12%:当酸用量一定范围内增加,原料的氧化铝溶出率增加,Al2O3含量随之增大;随着酸溶时间延长,Al2O3含量增加,逐渐趋于缓慢,至反应终止;随着酸溶温度提髙,溶出率增大,Al2O3含量增加,逐渐趋于缓慢。

(3)确定高纯聚合氯化铝生成装置及工艺。氢氧化铝和盐酸自动计量后进入配料釜酸化,然后进入聚合反应釜升温加压聚合反应数小时,碱化调整和熟化,料液经过板框过滤机压滤后,经过浓缩,得到高纯度的无色透明液体(Al2O3含量12%-15%;碱化度为70%~85%)。

2.2创新成果二

利用散热器结构特点,实现高效散热;解决了搅拌釜内对搅拌方向、搅拌力大小、快慢的控制,提高化学反应效果;解决了由于化学反应的液体分子相对密度不同造成的化学反应不均匀问题;创新了高纯聚合氯化铝生产工艺。

(1)为改变管道式散热器和夹套散热,通过热传递直接散热效率不高的弊端,研究改变了散热器造型,温度出现波动时形成空间温差,产生流体自流动,通过自反馈功能平衡温度。

(2)复式搅拌器研制。为了改变传统搅拌器功能单一、搅拌不均匀、热交换不充分、液体分子均为同向运动、料液混合不充分、反应效率低等弊端。本产品创新实现了搅拌方向、搅拌力大小、快慢等条件的可控性;从属转轴的设置改变了釜内溶液分子的同步旋转状态,解决了化学反应不均匀问题(图2)。

图2复式搅拌器结构

3 主要技术指标与性能评价

主要技术指标详见表1。

技术指标 国家标准 产品指标
液体 固体 液体 固体
AL2O3含量(%) ≥10.0 ≥29 ≥12 ≥30
盐基度(%) 40-90 70-85
总Fe含量(%) ≤0.005 ≤0.003 ≤0.003
重金属(Pb)(%) ≤0.001 ≤0.001 ≤0.001
水不溶物(%) ≤0.2 ≤0.1 ≤0.1

性能评价:

(1)高纯PAC加量在20mg/L时除浊率为93.6%,高于普通PAC投加量为25mg/L时的除浊率;

(2)高纯PAC的性能好于普通PAC,投加量可降低25%左右。

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